KR101393039B1 - In-wheel motor by using planetary gear - Google Patents
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Abstract
본 발명의 유성기어를 이용한 인휠모터는, 유성기어를 이용한 인휠모터에 있어서, 가속 시에는 ECU는 속도에 따라 저단기어에서 높은 기어로 변속을 해주게 되며, 감속 시에 운전자가 제동을 위하여 브레이크 페달을 밟게 되면 이를 전기적 신호로 ECU에 전송하고, 상기 ECU는 유성기어로의 동력전달은 조작하는 클러치를 제어하여 기어비를 높여주는 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 종래의 단일기어의 단점을 해결하기 위하여 유성기어를 이용한 2단기어 파워 트레인을 사용하여 안정적인 고속주행을 하게 함은 물론, 제동 시에는 속도에 따른 기어 선택이 아닌, 브레이크 페달 신호를 이용하여 기어비를 제어함으로써 제동성능을 향상시키는 효과가 있다.In the in-wheel motor using the planetary gear of the present invention, in the case of an in-wheel motor using a planetary gear, the ECU shifts from a lower gear to a higher gear according to the speed at the time of acceleration. And transmits the electric signal to the ECU when the vehicle is stepped on, and the ECU transmits the power to the planetary gears by controlling the clutch to be operated to increase the gear ratio.
Accordingly, in order to solve the disadvantage of the conventional single gear, a two-stage gear power train using a planetary gear is used to ensure stable high-speed travel, and a brake pedal signal And the braking performance is improved by controlling the gear ratio.
Description
본 발명은 유성기어를 이용한 인휠모터에 관한 것으로, 인휠모터의 유성기어의 기어비를 제어함에 따라 역기전력을 제어하여 차량의 제동 토크를 증대시켜, 빠른 에너지 전환 및 제동성능 향상시키는 유성기어를 이용한 인휠모터에 관한 것이다.
The present invention relates to an in-wheel motor using a planetary gear. The in-wheel motor controls the gear ratio of the planetary gear of the in-wheel motor to increase the braking torque of the vehicle by controlling the counter- .
일반적으로 전기자동차의 목적은 고효율, 저소음, 배기가스가 없는 친환경차량을 구현하는데 있다. 특히 인휠모터 전기자동차는 내연기관과는 달리 토크와 회전수 조절이 용이하여 단일기어가 많이 쓰이고 있다.Generally, the purpose of an electric vehicle is to realize an environmentally friendly vehicle with high efficiency, low noise, and no exhaust gas. In particular, unlike an internal combustion engine, an in-wheel motor electric vehicle is easy to control the torque and the rotation speed, so that a single gear is widely used.
이러한 인휠 모터(In-wheel motor)는 휠 림 내부에 장착되어, 휠에 직접 동력을 전달하는 모터로, 엔진, 변속기, 차동 기어와 같은 동력전달 장치를 생략하여, 차량의 무게를 감소시킬 수 있을 뿐만 아니라 동력전달과정의 에너지 손실률을 낮출 수 있는 장점이 있어, 전기자동차 및 하이브리드 자동차용 모터로 많이 이용된다.Such an in-wheel motor is a motor that is mounted inside the wheel rim and transmits power directly to the wheel. It is possible to omit a power transmitting device such as an engine, a transmission, and a differential gear, In addition, it has the advantage of lowering the energy loss rate of the power transmission process and is widely used as a motor for electric vehicles and hybrid vehicles.
그러나 단일기어를 이용하는 인휠모터는 고속영역에서 불필요한 토크 낭비를 초래하여, 고속주행을 힘들게 하는 문제점이 있었다.However, an in-wheel motor using a single gear has a problem in that unnecessary torque is wasted in a high-speed region, making high-speed traveling difficult.
따라서, 인휠모터의 유성기어의 기어비를 제어함에 따라 역기전력을 제어하여 차량의 제동 토크를 증대시켜 빠른 에너지 전환 및 제동성능 향상시키는 유성기어를 이용한 인휠모터의 개발이 요구되고 있는 실정이다.
Accordingly, there is a need for development of an in-wheel motor using a planetary gear that controls the gear ratio of the planetary gear of the in-wheel motor to control the counter-electromotive force to increase the braking torque of the vehicle and thereby improve the energy conversion and braking performance.
본 발명은 전술한 종래의 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 종래의 단일기어의 단점을 해결하기 위하여 유성기어를 이용한 2단기어 파워 트레인을 사용하여 안정적인 고속주행을 하게 함은 물론, 제동 시에는 속도에 따른 기어 선택이 아닌, 브레이크 페달 신호를 이용하여 기어비를 제어함으로써 제동성능을 향상시키는 유성기어를 이용한 인휠모터를 제공하는데 있다.
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a two-speed gear train using a planetary gear to solve the disadvantages of the conventional single gear. The present invention is to provide an in-wheel motor using a planetary gear that improves braking performance by controlling a gear ratio using a brake pedal signal instead of selecting a gear according to a speed during braking.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 유성기어를 이용한 인휠모터는, 유성기어를 이용한 인휠모터에 있어서, 가속 시에는 ECU는 속도에 따라 저단기어에서 고단기어로 변속을 해주게 되며, 감속 시에 운전자가 제동을 위하여 브레이크 페달을 밟게 되면 이를 전기적 신호로 ECU에 전송하고, 상기 ECU는 유성기어로의 동력전달은 조작하는 클러치를 제어하여 기어비를 높여주는 것을 특징으로 한다.In order to accomplish the above object, the present invention provides an in-wheel motor using a planetary gear, the in-wheel motor using the planetary gear, wherein the ECU shifts from the low gear to the high gear according to the speed during acceleration, The brake pedal is transmitted to the ECU by an electric signal when the driver presses the brake pedal for braking. The ECU controls the clutch to be operated to increase the gear ratio by transmitting the power to the planetary gear.
또한, 상기 브레이크 페달을 정해진 양 이상 구동 시에만 기어비를 저단기어로 선택하는 것을 특징으로 한다.The gear ratio is selected as the low gear only when the brake pedal is driven over a predetermined amount.
또한, 상기 클러치는 제1,2클러치로 구성되되, 상기 브레이크 페달의 응답이 기준값 이상일 때 1번 클러치를 열어주고, 2번 클러치를 닫아주어 기어비를 높여주는 것을 특징으로 한다.
The clutch is composed of the first and second clutches. When the response of the brake pedal is equal to or greater than the reference value, the
본 발명에 따른 유성기어를 이용한 인휠모터에 따르면, 종래의 단일기어의 단점을 해결하기 위하여 유성기어를 이용한 2단기어 파워 트레인을 사용하여 안정적인 고속주행을 하게 함은 물론, 제동 시에는 속도에 따른 기어 선택이 아닌, 브레이크 페달 신호를 이용하여 기어비를 제어함으로써 제동성능을 향상시키는 효과가 있다.According to the in-wheel motor using the planetary gear according to the present invention, in order to solve the disadvantage of the conventional single gear, a two-stage gear power train using a planetary gear is used for stable high- The braking performance is improved by controlling the gear ratio by using the brake pedal signal instead of the gear selection.
즉, 속도에 따른 기어 선택이 아닌, 가속 및 감속에 따른 기어비 제어방식으로, 고속에서의 불필요한 토크 낭비를 줄이고, 제동 시 더 많은 전기에너지를 생성하고, 큰 제동 토크를 발생시킨다.That is, gear ratio control method according to acceleration and deceleration rather than gear selection according to speed, reduces unnecessary torque waste at high speed, generates more electric energy in braking, and generates a large braking torque.
또한, 제동 시에 큰 기어비를 사용하여 모터의 회전수를 증대시켜주면, 모터의 특성상 큰 역기전력이 발생하여 더 많은 전기에너지를 얻을 수 있어 차량의 연비를 향상시키고 역기전력에 의한 추가적인 제동토크를 얻을 수 있어 차량의 부족한 제동성은을 보완할 수 있다. In addition, when the number of revolutions of the motor is increased by using a large gear ratio at the time of braking, a large counter electromotive force is generated due to the characteristics of the motor, so that more electric energy can be obtained to improve the fuel efficiency of the vehicle and to obtain additional braking torque The insufficient braking performance of the vehicle can be compensated for.
즉, 모터의 역기전력(Back Electic Motive Force)을 이용하여 운동에너지에서 전기에너지로의 빠른 전환을 통하여 연비를 향상시키고, 추가적인 제동 토크를 발생시켜 제동성능을 향상 시킨다.
That is, by using the back electic motive force of the motor, it is possible to improve the fuel efficiency through the quick conversion from the kinetic energy to the electric energy, and to generate the additional braking torque to improve the braking performance.
도 1은 본 발명에 따른 인휠 구동시스템을 도시한 구성도이다.
도 2는 본 발명에 따른 인휠모터를 도시한 개략도이다.
도 3은 본 발명에 따른 인휠모터의 브레이크 페달 응답에 따른 제어 과정을 보여주는 순서도이다.1 is a configuration diagram illustrating an in-wheel drive system according to the present invention.
2 is a schematic view showing an in-wheel motor according to the present invention.
3 is a flowchart showing a control process according to a brake pedal response of an in-wheel motor according to the present invention.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명에 따른 인휠 구동시스템을 도시한 구성도이고, 도 2는 본 발명에 따른 인휠모터를 도시한 개략도이며, 도 3은 본 발명에 따른 인휠모터의 브레이크 페달 응답에 따른 제어 과정을 보여주는 순서도이다.2 is a schematic diagram showing an in-wheel motor according to the present invention. FIG. 3 is a flowchart illustrating a control process according to a brake pedal response of an in-wheel motor according to the present invention. Referring to FIG. 1, Fig.
본 발명에 따른 인휠모터를 설명하기에 앞서, 먼저 본 발명에 대한 이해에 도움이 될 수 있도록 인휠 구동시스템을 설명하고자 한다.Before describing an in-wheel motor according to the present invention, an in-wheel driving system will be described to help understand the present invention.
도 1에 도시한 바와 같이, 인휠 구동시스템은 동력원인 모터를 구비한 1차감속기(10)와, 상기 1차감속기(10)의 축과 동일축(K-K)을 갖고 휠(1)의 허브쪽에 결합되어진 2차감속기(20)와, 상기 2차감속기(20)를 통해 회전되는 휠 디스크(2)를 제동하도록 장착되어진 캘리퍼(3)로 구성된다.1, the in-wheel drive system includes a
또한, 상기 휠(1)의 휠축(K)과 모터의 모터축이 형성하는 구동축(K)이 동일축(K-K)으로 서로 일치하면서도 캘리퍼(3)에 의해 제동되는 휠디스크(2)를 적용한 감속기타입 인휠 구동시스템이다.It is also possible to use the
그러므로, 상기 인휠 구동시스템은 드럼브레이크 대비 향상된 제동성능으로 회생제동에 의한 연비 향상에도 유리하면서도 작은 휠 사이즈로 소형차량에서도 용이하게 장착될 수 있게 된다.Therefore, the in-wheel drive system is improved in fuel economy by regenerative braking with improved braking performance compared to the drum brake, and can be easily mounted in a small vehicle with a small wheel size.
그리고, 상기 1차감속기(10)는 동력원인 모터의 모터입력축(11)에 구비된 1차선기어(12)와, 상기 1차선기어(12)가 내접되어 모터의 회전을 1차로 감속시키는 캐리어(13)와, 상기 캐리어(13)가 내부로 수용되고 모터하우징(15)에 고정되어진 링기어(14)로 구성된다.The
한편, 상기 2차감속기(20)는 상기 1차감속기(10)의 캐리어(13)에 고정되어 캐리어(13)와 함께 회전되는 2차선기어(21)와, 상기 2차선기어(21)에 맞물려 자전되도록 상기 1차감속기(10)의 모터하우징(15)에 고정되어진 유성기어(22)와, 상기 유성기어(22)의 회전력을 전달받아 모터의 회전을 2차로 감속시켜 휠(1)을 구동하고 휠(1)의 허브 내륜경을 형성하는 허브링기어(23)로 구성된다.The
또한, 상기 허브링기어(23)의 외주면에는 허브베어링(24)이 더 구비되어지며, 상기 허브베어링(24)은 너클부위와 결합되어진다.Further, a hub bearing 24 is further provided on the outer peripheral surface of the
그리고, 상기와 같이 허브베어링(24)이 허브링기어(23)와 너클부위에 위치되므로, 상기 1차감속기(10)의 모터하우징(15)과 상기 2차감속기(20)의 허브부위는 서로 분리되어진 조립구조로 이루어진다.As described above, since the hub bearing 24 is positioned at the
한편, 상기 2차감속기(20)의 허브링기어(23)에는 캘리퍼(3)에 의해 제동되는 휠디스크(2)가 결합되며, 상기 휠디스크(2)는 상기 허브링기어(23)에 일체로 형성될 수 있지만, 본 실시예에선 볼트나 스크류를 매개로 서로 조립결합되는 구조를 적용한다.The
즉, 인휠 구동시스템은 모터의 회전으로 상기 모터의 모터입력축(11)에 구비된 1차선기어(12)가 회전되면, 상기 1차선기어(12)가 내접되어진 캐리어(13)가 회전됨으로써 모터의 회전을 1차로 감속시키게 된다.That is, in the in-wheel driving system, when the
이후, 상기 캐리어(13)가 회전되면 상기 캐리어(13)에 고정된 2차선기어(21)가 캐리어(13)와 함께 회전되고, 상기 2차선기어(21)의 회전은 1차감속기(10)의 모터하우징(15)에 고정되어진 유성기어(22)를 자전시키게 된다.Then, when the
그리고, 상기 유성기어(22)의 회전은 다시 허브링기어(23)로 전달되어 허브링기어(23)가 회전되어 모터의 회전을 2차로 감속시킨 상태로 휠(1)을 구동시키게 된다.The rotation of the planetary gear 22 is transmitted to the
상기와 같이 본 실시예에 따른 인휠 구동시스템은 유성기어를 이용해 휠(1)의 허브쪽에 형성된 2차감속기(20)가 또 다른 유성기어를 이용해 모터쪽에 형성된 1차감속기(10)와 함께 형성됨으로써, 휠축(K)과 모터의 구동축(K)이 서로 일치되고 휠디스크(2)의 사이즈가 상기 2차감속기(20)의 크기축소만큼 함께 축소(A)될 수 있게 된다.As described above, in the in-wheel drive system according to the present embodiment, the
이에 따라, 상기 인휠 구동시스템은 드럼브레이크 대비 향상된 제동성능으로 회생제동에 의한 연비 향상에도 유리한 캘리퍼(2)를 이용하면서도 작은 휠 사이즈로 소형차량에서도 용이하게 적용될 수 있게 된다.Accordingly, the in-wheel drive system can be easily applied to a small-sized vehicle with a small wheel size, while using the
또한, 도 2 내지 도 3과 같이 가속 시에는 ECU는 속도에 따라 클러치에 의해 저단기어에서 고단기어로 변속을 해주게 되며, 감속 시에 운전자가 제동을 위하여 브레이크 페달을 밟게 되면 이를 전기적 신호로 ECU에 전송하고, 상기 ECU는 유성기어로의 동력전달은 조작하는 클러치를 제어하여 기어비를 높여주게 된다.
이때, 상기 클러치는 제1,2클러치로 구성되며, 상기 제1클러치는 선기어와 휠 사이에 개재되어 동력을 단속하며, 상기 제2클러치는 캐리어와 휠 사이에 개재되어 동력을 단속하게 된다.
예를 들어, 상기 제1클러치는 도 1의 선기어(11)와 휠(1) 사이에 동력을 단속하도록 설치되며, 상기 제2클러치는 도 1의 캐리어(13)와 휠(1) 사이에 동력을 단속하도록 설치된다.As shown in FIGS. 2 to 3, when the vehicle is accelerating, the ECU changes the speed from the low gear to the high gear according to the speed. When the driver depresses the brake pedal for braking during deceleration, And the ECU transmits the power to the planetary gears by controlling the operating clutch to increase the gear ratio.
At this time, the clutch is composed of the first and second clutches, and the first clutch is interposed between the sun gear and the wheel to interlock the power, and the second clutch is interposed between the carrier and the wheel so that the power is interrupted.
For example, the first clutch is provided for interrupting the power between the
그리고, 상기 브레이크 페달을 정해진 양 이상 구동 시에만 기어비를 저단기어로 선택하게 된다.The gear ratio is selected as the low gear only when the brake pedal is driven by more than a predetermined amount.
한편, 상기 클러치는 제1,2클러치로 구성되되, 상기 브레이크 페달의 응답이 기준값 이상일 때 도 3과 같이 제1클러치를 열어주고, 제2클러치를 닫아주어 기어비를 높여주게 된다.The clutch is composed of the first and second clutches. When the response of the brake pedal is equal to or greater than the reference value, the first clutch is opened and the second clutch is closed as shown in FIG. 3 to increase the gear ratio.
이에 따라, 종래의 단일기어의 단점을 해결하기 위하여 유성기어를 이용한 2단기어 파워 트레인을 사용하여 안정적인 고속주행을 하게 함은 물론, 제동 시에는 속도에 따른 기어 선택이 아닌, 브레이크 페달 신호를 이용하여 기어비를 제어함으로써 제동성능을 향상시키는 효과가 있다.Accordingly, in order to solve the disadvantage of the conventional single gear, a two-stage gear power train using a planetary gear is used to ensure stable high-speed travel, and a brake pedal signal And the braking performance is improved by controlling the gear ratio.
즉, 속도에 따른 기어 선택이 아닌, 가속 및 감속에 따른 기어비 제어방식으로, 고속에서의 불필요한 토크 낭비를 줄이고, 제동 시 더 많은 전기에너지를 생성하고, 큰 제동 토크를 발생시킨다.That is, gear ratio control method according to acceleration and deceleration rather than gear selection according to speed, reduces unnecessary torque waste at high speed, generates more electric energy in braking, and generates a large braking torque.
또한, 제동 시에 큰 기어비를 사용하여 모터의 회전수를 증대시켜주면, 모터의 특성상 큰 역기전력이 발생하여 더 많은 전기에너지를 얻을 수 있어 차량의 연비를 향상시키고 역기전력에 의한 추가적인 제동토크를 얻을 수 있어 차량의 부족한 제동성은을 보완할 수 있다. In addition, when the number of revolutions of the motor is increased by using a large gear ratio at the time of braking, a large counter electromotive force is generated due to the characteristics of the motor, so that more electric energy can be obtained to improve the fuel efficiency of the vehicle and to obtain additional braking torque The insufficient braking performance of the vehicle can be compensated for.
즉, 모터의 역기전력(Back Electic Motive Force)을 이용하여 운동에너지에서 전기에너지로의 빠른 전환을 통하여 연비를 향상시키고, 추가적인 제동 토크를 발생시켜 제동성능을 향상 시킨다.
That is, by using the back electic motive force of the motor, it is possible to improve the fuel efficiency through the quick conversion from the kinetic energy to the electric energy, and to generate the additional braking torque to improve the braking performance.
이상, 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 기술적 범위는 전술한 실시 예에 한정되지 않고 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 이때, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 고려해야 할 것이다.
Although the preferred embodiments of the present invention have been described in detail, the technical scope of the present invention is not limited to the above-described embodiments, but should be construed according to the claims. It will be understood by those skilled in the art that many modifications and variations are possible without departing from the scope of the present invention.
1 : 휠 2 : 휠디스크
3 : 캘리퍼 10 : 1차감속기
11 : 모터입력축 12 : 1차선기어
13 : 캐리어 14 : 링기어
15 : 모터하우징 20 : 2차감속기
21 : 2차선기어 22 : 유성기어
23 : 허브링기어 24 : 허브베어링1: Wheel 2: Wheel disk
3: caliper 10: primary reduction gear
11: motor input shaft 12: one-lane gear
13: carrier 14: ring gear
15: Motor housing 20: Second reduction gear
21: Two-lane gear 22: Planetary gear
23: Hub ring gear 24: Hub bearing
Claims (3)
가속 시에는 ECU는 속도에 따라 저단기어에서 고단기어로 클러치에 의해 변속을 해주게 되며,
감속 시에 운전자가 제동을 위하여 브레이크 페달을 밟게 되면 이를 전기적 신호로 ECU에 전송하고, 상기 ECU는 유성기어로의 동력전달을 조작하는 클러치를 제어하여 기어비를 높여주며,
상기 클러치는 제1,2클러치로 구성되되, 상기 브레이크 페달의 응답이 기준값 이상일 때 제1클러치를 열어주고, 제2클러치를 닫아주어 기어비를 높여주는 것을 특징으로 하는 유성기어를 이용한 인휠모터.
In an in-wheel motor using a planetary gear,
During acceleration, the ECU shifts from the low gear to the high gear depending on the speed,
When the driver depresses the brake pedal for braking during deceleration, the brake pedal is transmitted to the ECU by an electrical signal. The ECU controls the clutch for operating power transmission to the planetary gear to increase the gear ratio,
Wherein the clutch comprises a first clutch and a second clutch, wherein when the response of the brake pedal is equal to or greater than a reference value, the first clutch is opened and the second clutch is closed to increase the gear ratio.
상기 브레이크 페달을 정해진 양 이상 구동 시에만 기어비를 저단기어로 선택하는 것을 특징으로 하는 유성기어를 이용한 인휠모터.
The method according to claim 1,
And the gear ratio is selected as the low gear only when the brake pedal is driven by more than a predetermined amount.
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- 2012-05-29 KR KR1020120056728A patent/KR101393039B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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이의현 외 1인,"인휠모터 전기차량의 성능개선 연구", 한국자동차공학회 학술대회 및 전시회 2010.11. 3145-3147 페이지 * |
이의현 외 1인,"인휠모터 전기차량의 성능개선 연구", 한국자동차공학회 학술대회 및 전시회 2010.11. 3145-3147 페이지* |
Also Published As
Publication number | Publication date |
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KR20130133462A (en) | 2013-12-09 |
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